HESS J1507-622: A Plausible Young Galactic Kilonova Remnant

في أعماق السماء الجنوبية، بعيداً عن الحزام الساطع لمجرتنا درب التبانة، يكمن لغز كوني حيّر علماء الفلك لأكثر من عقد من الزمان. إنه مصدر لضوء فائق الطاقة، غير مرئي للعين البشرية ولكن يمكن رصده بواسطة أجهزة حساسة على الأرض. لسنوات، حاول العلماء تفسير ماهية هذا الجسم، لكن سلوكه الغريب — حيث يتوهج بسطوع في أشعة غاما بينما يظل مظلماً في الأطوال الموجية الأخرى ويقع بعيداً عن المستوى المجري — لم يتناسب مع القصص المعتادة حول كيفية موت النجوم. عادةً، عندما تنفجر النجوم الضخمة أو عندما تدور النجوم الميتة بسرعة، فإنها تترك وراءها سحباً متوهجة من الغاز والمجالات المغناطيسية التي يسهل رصدها عبر كامل طيف الضوء. ومع ذلك، فإن هذا الجسم يتحدى تلك الأنماط؛ فهو يقع في زاوية هادئة من المجرة حيث الغاز فيها رقيق، ويرفض إظهار العلامات المعتادة للانفجار النجمي أو النجم الميت الدوار. إن فهم هذا الجسم أمر بالغ الأهمية لأنه قد يكون أول دليل على نوع محدد وعنيف من الموت النجمي يحدث عندما تصطدم نجمتان كثيفتان منهارتا، وهو حدث يصهر أثقل العناصر في الكون.

لقد اقترح فريق من الباحثين الآن تفسيراً جديداً لهذا المصدر الغامض، المعروف باسم HESS J1 even 07−622. ويقترحون أنه ليس بقايا مستعر أعظم (سوبرنوفا) قياسي أو نجماً ميتاً دواراً، بل هو الأثر المتلاشي لـ "كيلونوفا" (Kilonova). والكيلونوفا هي انفجار مذهل يحدث عندما يلتف نجمان نيوتونيان — وهما النواتان الكثيفتان بحجم مدينة واللتان تتركان خلفهما بعد موت النجوم الضخمة — حول بعضهما البعض ويندمجان. يخلق هذا الاندماج وميضاً ضوئياً خاطفاً ومبهراً وينثر سحابة من الحطام شديد السخونة في الفضاء. ويجادل الباحثون بأن HESS J1507−622 هو الغلاف المتمدد من الحطام الناتج عن مثل هذا الحدث الذي وقع في مجرتنا، وعلى الأرجح خلال بضعة آلاف من السنين الماضية.

إن فكرة أن هذا الجسم هو بقايا كيلونوفا تحل عدة مشكلات حيرت علماء الفلك. أولاً، يقع الجسم على بُعد حوالي ثلاث درجات ونصف تحت المستوى الرئيسي للمجرة. الانفجارات القياسية، مثل المستعرات العظمى، تحدث عادةً في القرص المجري وتظل فيه. ومع ذلك، من المعروف أن النجوم النيوتونية تتلقى "ركلة" قوية عند ولادتها، مما يقذف بها بعيداً عن أماكن ولادتها بسرعات عالية. وإذا كانت النجمتان النيوتونيتان اللتان صنعتا هذه الكيلونوفا قد تلقيتا ركلة بعيداً عن المستوى المجري منذ زمن طويل، فقد سافرتا بعيداً عن موطنهما قبل أن تندمجا أخيراً. وهذا يفسر سبب وقوع الانفجار في موقع منعزل وبعيد عن المستوى. وقد حسب الباحثون أن النجوم كان بإمكانها السفر لمئات الملايين من السنين قبل الاندماج، وهو ما يتوافق تماماً مع ما نعرفه عن الوقت الذي تستغرقه هذه الأزواج للالتحام.

عندما اندمج النجمان، أطلقا كمية هائلة من الطاقة، مما خلق موجة صدمية اجتاحت الفضاء المحيط. قامت هذه الموجة بتسريع الإلكترونات إلى ما يقرب من سرعة الضوء. ومع تفاعل هذه الإلكترونات سريعة الحركة مع الضوء الخافت للخلفية الكونية، فإنها تنتج أشعة غاما عالية الطاقة التي رصدها تلسكوب H.E.S.S. في ناميبيا. قام الباحثون ببناء نموذج حاسوبي مفصل لاختبار هذه الفكرة، ووجدوا أنه إذا كان سحابة الحطام تبعد ما بين 3.8 و14.3 ألف سنة ضوئية وكان عمرها بين 200 و3,000 سنة، فإن النموذج يعيد إنتاج كمية أشعة غاما التي نراها بدقة تامة. والأهم من ذلك، أن هذا النموذج يفسر أيضاً لماذا يبدو الجسم مظلماً في الأطوال الموجية الأخرى؛ فبسبب كون الفضاء المحيط فارغاً جداً، لا تنتج الإلكترونات التوهج الساطع في موجات الراديو أو الأشعة السينية الذي نراه عادةً من الانفجارات الكونية الأخرى. وهذا الافتقار إلى "التوهج" في الطاقات المنخفضة هو في الواقع قطعة رئيسية من الأدلة التي تدعم نظرية الكيلونوفا، حيث يتوافق مع ظروف حدوث اندماج في منطقة نادرة في الفضاء.

على الرغم من الملاءمة النظرية القوية، يقر الباحثون بوجود لغز تاريخي كبير: إذا كان هذا الانفجار قد حدث خلال بضعة آلاف من السنين الماضية، فلما- لم يتم تسجيله في التاريخ البشري؟ إن اندماجاً بهذا الحجم، يحدث بالقرب من الأرض، كان ينبغي أن يكون مرئياً بالعين المجردة، وبسطوع يشبه سطوع كوكبي الزهرة أو المشتري. ومع ذلك، يشير الباحثون إلى عدة أسباب قد تكون حالت دون رصده. فالانفجار كان سيتلاشى بسرعة هائلة، وربما يختفي عن الأنظار في أقل من عشرة أيام. علاوة على ذلك، وقع الحدث في أقصى جنوب السماء، وهي منطقة كانت غير مرئية إلى حد كبير لعلماء الفلك القدماء في أوروبا والصين ومصر، الذين احتفظوا بأكثر السجلات المكتوبة تفصيلاً. وحتى لو رآه مراقبون في نصف الكرة الجنوبي، فإن التلاشي السريع وعدم وجود حركة مدارية كان سيجعل من الصعب تمييزه عن مذنب عابر أو تأثير جوي مؤقت، ومن المرجح أنه لم يترك أثراً دائماً في التقاليد الشفهية.

وللتأكد من هذه الفرضية، يقترح الفريق البحث عن تواقيع محددة لا تتركها إلا الكيلونوفا. فخلافاً للمستعرات العظمى القياسية، تخلق الكيلونوفا كمية هائلة من العناصر المشعة الثقيلة من خلال عملية تسمى "الالتقاط النيوتروني السريع". ومع تحلل هذه العناصر، يجب أن تبعث نوعاً فريداً من أشعة غاما بطاقة تبلغ حوالي مليون إلكترون فولت. وبينما ليست التلسكوبات الحالية حساسة بما يكفي لرصد هذه الإشارة الخافتة، فإن المراصد من الجيل التالي المصممة لرصد هذا النطاق المحدد من الطاقة قد تتمكن من رصدها، مما يوفر بصمة نهائية للحدث. بالإضافة إلى ذلك، يقترح الباحثون البحث عن "صدى الضوء". فتماماً كما يرتد الصوت عن جدار الوادي ليخلق صدى، يمكن للضوء من الانفجار الأصلي أن يرتد عن سحب الغبار في المجرة ويصل إلى الأرض بعد آلاف السنين. ومن خلال استخدام تلسكوبات قوية لمسح المنطقة بحثاً عن هذا الضوء المتأخر والمتشتت، قد يتمكن علماء الفلك من إعادة بناء الوميض الأصلي وحتى تحليل التركيب الكيميائي للحطام، للتأكد من أنه يحتوي على العناصر الثقيلة التي صيغت في الاندماج.

تخلص الدراسة إلى أنه على الرغم من أن الأدلة ليست حاسمة بعد، فإن نظرية بقايا الكيلونوفا تقدم التفسير الأكثر اتساقاً للسلوك الغريب لـ HESS J1507−622. فهي تفسر موقع الجسم، وعمره، وإنتاجه من الطاقة، وافتقاره إلى توهج ساطع في الأطوال الموجية الأخرى. وإذا أكدت الملاحظات المستقبلية وجود التواقيع الإشعاعية الفريدة أو صدى الضوء، فسيشكل ذلك أول مرة يتعرف فيها البشر على بقايا اندماج نجم نيوتوني في مجرتنا. لن يحل هذا الاكتشاف لغزاً دام عقوداً فحسب، بل سيوفر أيضاً مختبراً فريداً لدراسة كيفية تكوين أثقل العناصر في الكون، هنا في جوارنا الكوني.